2.31: Генетична варіація

Last updated
Save as PDF

Page ID: 56719

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Ф-Д_8С629135893Ф0БББ7Б589367Е5Д6Б6Д82356899Б598ББ0Е67ЕД30Д+зображення_крихіткий+зображення_крихіткий.jpg

Що допомагає забезпечити виживання виду?

Генетична варіація. Саме ця варіація і є суттю еволюції. Без генетичних відмінностей серед особин «виживання найбільш пристосованих» було б малоймовірним. Або всі виживають, або всі гинуть.

Генетичні варіації

Статеве розмноження призводить до нескінченних можливостей генетичних варіацій. Іншими словами, статеве розмноження призводить до появи потомства, яке генетично унікальне. Вони відрізняються від обох батьків, а також один від одного. Відбувається це з ряду причин.

Коли гомологічні хромосоми утворюють пари під час профази I мейозу I, може статися схрещування. Кросинг-овер - це обмін генетичним матеріалом між гомологічними хромосомами. Це призводить до нових комбінацій генів на кожній хромосомі.
Коли клітини діляться під час мейозу, гомологічні хромосоми випадково розподіляються по дочірнім клітинам, а різні хромосоми сегрегують незалежно один від одного. Це називається незалежним асортиментом. В результаті утворюються гамети, які мають унікальні комбінації хромосом.
При статевому розмноженні дві гамети об'єднуються для отримання потомства. Але які два з мільйонів можливих гамет це будуть? Це, швидше за все, буде справою випадковості. Очевидно, це ще одне джерело генетичних змін у потомстві. Це відоме як випадкове запліднення.

Всі ці механізми, що працюють разом, призводять до дивовижної кількості потенційних змін. Наприклад, кожна людська пара має потенціал для отримання понад 64 трильйонів генетично унікальних дітей. Не дивно, що всі ми різні!

Кроссинг-Овер

Кросинг-овер відбувається під час профази I, і це обмін генетичним матеріалом між несестринськими хроматидами гомологічних хромосом. Нагадаємо, під час профази I гомологічні хромосоми шикуються парами, ген-для-ген вниз по всій довжині, утворюючи конфігурацію з чотирма хроматидами, відомими як тетрада. У цей момент хроматиди знаходяться дуже близько один до одного і якийсь матеріал з двох хроматидів перемикає хромосоми, тобто матеріал відривається і знову прикріплюється в одному положенні на гомологічної хромосомі (рис. Нижче). Цей обмін генетичним матеріалом може відбуватися багато разів в межах однієї пари гомологічних хромосом, створюючи унікальні комбінації генів. Цей процес також відомий як рекомбінація.

Незалежний асортимент та випадкове запліднення

У людини існує понад 8 мільйонів конфігурацій, в яких хромосоми можуть вибудовуватися під час метафази I мейозу. Саме специфічні процеси мейозу, в результаті яких утворюються чотири унікальні гаплоїдні клітини, призводять до цих численних комбінацій. Цей незалежний асортимент, в якому хромосома, успадкована або від батька, або матері, може сортуватися в будь-яку гамету, створює потенціал для величезних генетичних варіацій. Разом з випадковим заплідненням між будь-якими двома людьми існує більше можливостей для генетичних варіацій, ніж кількість живих сьогодні особин. Статеве розмноження - це випадкове запліднення гамети від самки за допомогою гамети від самця. У людини існує понад 8 мільйонів (2 ²³) хромосомних комбінацій у виробництві гамет як у чоловіків, так і у жінок. Сперматозоїд із понад 8 мільйонами хромосомних комбінацій запліднює яйцеклітину, яка також має понад 8 мільйонів комбінацій хромосом. Тобто понад 64 трильйони унікальних комбінацій, не рахуючи унікальних комбінацій, вироблених кросінг-овером. Іншими словами, кожна людська пара могла б створити дитину з більш ніж 64 трильйонів унікальних комбінацій хромосом!

Резюме

Статеве розмноження може призвести до величезних генетичних змін у потомстві.
Така варіація обумовлена незалежним асортиментом і кросінг-овером під час мейозу, і випадковим об'єднанням гамет під час запліднення.

Рецензія

Що таке кросінг-овер і коли він виникає?
Опишіть, як кросинг, незалежний асортимент та випадкове запліднення призводять до генетичних змін.
Скільки комбінацій хромосом можливо від статевого розмноження у людини?
Створіть діаграму, щоб показати, як відбувається кросинг-овер і як він створює нові комбінації генів на кожній хромосомі.

Зображення	Довідка	Атрибуції
	[Рисунок 1]	Кредит: Маріана Руїс Вільярреал (Ladyof Hats) для Фонду CK-12; Девід Екклс; невідоме Джерело: Фонд CK-12; Commons.wikimedia.org/wiki/file:chromosomal_recombination.svg; https://petermontoyainc.wordpress.co...aign/#more-781 Ліцензія: CC BY 2.5
	[Рисунок 2]	Кредит: Девід Екклс Джерело: Commons.wikimedia.org/wiki/Файл:Хромосома_рекомбінація.svg Ліцензія: CC BY 2.5